Klassieke mechanica, hoewel ongelooflijk succesvol in het beschrijven van de beweging van macroscopische objecten bij dagelijkse snelheden, heeft beperkingen en verklaart uiteindelijk fenomenen waargenomen op microscopisch niveau of met zeer hoge snelheden. Hier zijn enkele belangrijke storingen:

1. Blackbody straling:

* Probleem: Klassieke fysica voorspelde dat een blackbody (een perfecte absorber en emitter van straling) bij alle frequenties energie zou moeten uitstralen, wat leidt tot de "ultraviolette catastrofe" waar oneindige energie zou worden uitgestoten.

* Oplossing: Kwantummechanica zorgde voor een oplossing door energie te kwantificeren, wat betekent dat energie alleen in discrete pakketten zou kunnen bestaan. Dit verklaarde de waargenomen verdeling van blackbody -straling.

2. Foto -elektrisch effect:

* Probleem: Klassieke fysica voorspelde dat het vergroten van de intensiteit van het licht de energie van uitgestoten elektronen zou moeten vergroten. Experimenten toonden echter aan dat alleen de frequentie van het licht de energie van het elektron beïnvloedde.

* Oplossing: Einstein legde dit uit met behulp van het concept van fotonen, pakketten van lichte energie, die de deeltjeskarakter van het licht aantoonden.

3. Atomic Spectra:

* Probleem: Klassieke fysica kon de discrete spectrale lijnen die door atomen worden uitgezonden niet uitgesproken als ze worden geëxciteerd. Het voorspelde een continu spectrum.

* Oplossing: Het BOHR -model van het atoom legde deze spectrale lijnen uit door de energieniveaus van elektronen in een baan te kwantificeren die de kern ronddraaien. Kwantummechanica bood later een meer geavanceerde beschrijving van de atomaire structuur.

4. Specifieke warmte van vaste stoffen:

* Probleem: Klassieke fysica voorspelde dat de specifieke warmte van vaste stoffen bij alle temperaturen constant zou moeten zijn, maar experimenten toonden aan dat het bij lage temperaturen daalde.

* Oplossing: Kwantummechanica legde dit uit door de kwantisatie van vibratie -energie in vaste stoffen te overwegen.

5. Golfdeeltje dualiteit:

* Probleem: Klassieke fysica beschouwde licht als een golf en materie als deeltjes. Experimenten, zoals het dubbele spleet-experiment, toonden aan dat zowel licht als materie golfachtig en deeltjesachtig gedrag kan vertonen.

* Oplossing: Kwantummechanica verzoende dit schijnbaar tegenstrijdige gedrag door zowel licht als materie te beschrijven als zowel golfachtige als deeltjesachtige eigenschappen.

6. Relativiteit:

* Probleem: Klassieke mechanica veronderstelde dat tijd en ruimte absoluut zijn. Speciale relativiteit, ontwikkeld door Einstein, toonde aan dat tijd en ruimte relatief zijn en afhankelijk zijn van het referentiekader van de waarnemer. Algemene relativiteitstheorie breidde dit uit met de zwaartekracht en beschreef het als een kromming van ruimtetijd.

* Oplossing: Relativiteit is niet strikt een falen van de klassieke mechanica, maar eerder een uitbreiding ervan. Het is essentieel voor het begrijpen van het gedrag van objecten die bij zeer hoge snelheden of in sterke zwaartekrachtvelden bewegen.

Samenvattend: Hoewel klassieke mechanica een krachtig hulpmiddel is om de beweging van objecten in het dagelijks leven te beschrijven, breekt het af op microscopisch niveau en op zeer hoge snelheden. Kwantummechanica en relativiteiten bieden een completere beschrijving van fysische fenomenen op deze schalen.